煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)現(xiàn)狀與應(yīng)用技術(shù)

張愛(ài)民

摘 要：我國(guó)是一個(gè)富煤、少油、少氣的國(guó)家，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了對(duì)于能源的需求。煤炭作為一種重要的一次化石能源及工業(yè)原料在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著極為重要的作用。隨著煤炭需求量的增加，積極做好煤炭的勘探與開(kāi)采保障煤炭的供應(yīng)對(duì)于經(jīng)濟(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展至關(guān)重要。煤礦井下開(kāi)采的安全性受制于多種復(fù)雜因素的影響，其中以地下水為主要影響因素之一。做好煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)工作是消除煤礦井下地下水滲漏、透水等安全事故的重要舉措之一，通過(guò)做好煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)工作能夠?qū)γ旱V井下地質(zhì)狀況的分布以及可能遭遇的地下水等的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而針對(duì)性地開(kāi)展防水、排水等的措施來(lái)保障煤礦的安全開(kāi)采。文章在分析煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)工作中所面臨的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：煤礦井下；水文地質(zhì)勘測(cè)工作；問(wèn)題；處理措施

中圖分類號(hào)：P641 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）12-0150-02

Abstract： China is rich in coal， less oil， less gas， the rapid development of the economy has increased the demand for energy. As an important primary fossil energy and industrial raw material， coal plays an extremely important role in the economic development of our country. With the increase of coal demand， it is very important for the healthy and stable development of economy to do well the exploration and exploitation of coal to ensure the supply of coal. The safety of underground mining is affected by many complicated factors， among which groundwater is one of the main factors. It is one of the important measures to eliminate underground water leakage， water permeability and other safety accidents in coal mine. By doing well the hydrogeological survey of coal mine， it can predict the distribution of underground geological condition and the situation of groundwater， so as to carry out the measures of waterproofing and drainage to ensure the safe mining of coal mine. Based on the analysis of the characteristics of coal mine hydrogeology survey， this paper analyzes and expounds the problems and countermeasures in the coal mine hydrogeology survey.

Keywords： underground coal mine； hydrogeological survey； problems； treatment measures

早期的煤礦井下開(kāi)采中受制于開(kāi)采技術(shù)、開(kāi)采理論等的不足致使透水、滲漏等事故頻發(fā)，嚴(yán)重危害著煤礦開(kāi)采的安全性和開(kāi)采的效率。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展通過(guò)煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)工作來(lái)了解煤礦井下水文地質(zhì)情況對(duì)于保障煤礦的安全開(kāi)采有著極為重要的意義。

1 煤礦井下水文地質(zhì)問(wèn)題分析

煤礦井下水文地質(zhì)勘探主要通過(guò)對(duì)煤礦礦產(chǎn)地區(qū)的水文地質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤礦礦區(qū)水量以及水質(zhì)進(jìn)行了解、掌控用以保障煤礦礦井的安全開(kāi)采。在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中的水文主要來(lái)自于以下兩個(gè)方面：（1）地表水和斷層水。煤礦礦井多處于地下，在其上方多會(huì)覆蓋一層來(lái)自于雨水、河水等所形成的地表水。煤礦井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜常常會(huì)遭遇地質(zhì)斷層，斷層的存在使得一些水分存儲(chǔ)于斷層中或是沿著斷層的縫隙進(jìn)行流動(dòng)進(jìn)而形成斷層水，斷層水的存在將會(huì)使得井下地下水的流向或是排泄方向發(fā)生一定的改變。如在煤礦井下開(kāi)采的過(guò)程中遭遇斷層水將會(huì)使得水分大量的涌入到礦井巷道中進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)需要對(duì)井下斷層水的分布進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)避免透水事故的發(fā)展。在對(duì)煤礦井下斷層水分布狀況進(jìn)行勘測(cè)時(shí)多采用打孔勘測(cè)的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。（2）地下水。地下水的主要來(lái)源是降雨，地下水在地下主要以上層滯水、潛水或是自流水的形式存在。地下水的存在會(huì)極大的危害煤礦井下開(kāi)采的安全性，應(yīng)當(dāng)積極做好煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)工作，通過(guò)水文地質(zhì)勘測(cè)對(duì)巖層的特點(diǎn)以及水分的分布進(jìn)行充分的了解和掌控，從而指導(dǎo)煤礦井下開(kāi)采工作，同時(shí)對(duì)井下開(kāi)采中可能遭遇到的地下水的形式進(jìn)行預(yù)測(cè)以便在煤礦井下開(kāi)采過(guò)程中采取針對(duì)性的措施進(jìn)行防水、排水工作，保障煤礦井下水開(kāi)采的安全性。

2 煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)所存在的問(wèn)題

煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而繁瑣的工作，需要大量的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)來(lái)不斷完善煤礦井下水文地質(zhì)勘探理論以便指導(dǎo)后續(xù)煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作，提高煤礦井下水文地質(zhì)勘探的準(zhǔn)確性與可靠性以便為煤礦井下開(kāi)采提供有力而可靠的指導(dǎo)。現(xiàn)階段我國(guó)煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作主要存在以下幾方面的問(wèn)題：（1）與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比煤礦井下水文地質(zhì)勘探技術(shù)相對(duì)落后。煤礦井下水文地質(zhì)勘探需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)建立起完善的理論體系從而指導(dǎo)煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作。相對(duì)于國(guó)外我國(guó)煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作起步較晚且勘探技術(shù)較為落后，無(wú)法滿足日益繁瑣的勘探需求。（2）水資源不夠豐富。煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作主要針對(duì)的是礦區(qū)地下水的分布情況進(jìn)行勘探。但是在我國(guó)的大部分礦區(qū)尤其是北方的一些礦區(qū)大部分處于缺水狀態(tài)，一些礦區(qū)還處于嚴(yán)重缺水的狀態(tài)，致使煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作無(wú)法順利開(kāi)展。以北方某地的地質(zhì)狀況為例，其礦區(qū)井下中煤炭資源的含量最多能干達(dá)到90%及以上，而煤礦礦區(qū)井下地質(zhì)中的含水量?jī)H為30%左右，不利于煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作的開(kāi)展。近些年來(lái)隨著煤炭資源開(kāi)采、生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及配套產(chǎn)業(yè)的崛起，礦區(qū)水資源處于嚴(yán)重缺乏的狀態(tài)制約了煤礦井下水文地質(zhì)的勘探。（3）煤礦井下地質(zhì)環(huán)境太過(guò)復(fù)雜。煤礦區(qū)域的井下水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變從而加大了煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作的難度。隨著我國(guó)加大了對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)力度致使煤礦井下水文地質(zhì)狀況也受到了極大的影響從而變得更加復(fù)雜多變，煤礦井下開(kāi)采所受水患侵蝕的影響也越來(lái)越明顯，上述問(wèn)題的存在很大程度上影響了煤礦井下開(kāi)采工作的順利開(kāi)展。比如說(shuō)以華北某地的一次煤礦井下水文地質(zhì)勘探中，發(fā)現(xiàn)煤礦井下約有近165億噸的煤層都承壓在水中且煤層底部巖受到水患侵蝕的情況極為嚴(yán)重，復(fù)雜的井下地質(zhì)狀況加大了煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作的難度，缺少煤礦井下水文地質(zhì)勘探的有效指導(dǎo)將不利于煤礦井下開(kāi)采工作的順利開(kāi)展。（4）缺乏對(duì)于煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作的重視。煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作是煤礦井安全開(kāi)采的重要保障之一，在煤礦開(kāi)采之前需要對(duì)礦區(qū)進(jìn)行詳細(xì)而嚴(yán)密的煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作，而這一過(guò)程中將會(huì)消耗掉大量的人力、物力。一些煤礦開(kāi)采企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益而未能對(duì)煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作引起足夠的重視，私自刪減煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作的工作內(nèi)容致使煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作流于形式未能充分發(fā)揮煤礦井下水文地質(zhì)勘探工作在井下開(kāi)采的防、排水的預(yù)防和指導(dǎo)作用。此外，由于缺乏對(duì)于煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)重要性的認(rèn)識(shí)致使一些煤礦在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)工作的過(guò)程中僅僅只開(kāi)展了最基礎(chǔ)的煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)工作，致使無(wú)法對(duì)煤礦礦區(qū)井下水文地質(zhì)情況進(jìn)行充分的了解和掌控，從而導(dǎo)致煤礦井下開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)安全事故的風(fēng)險(xiǎn)大增，這一現(xiàn)象多發(fā)生在中小型煤礦開(kāi)采中。

3 做好新型煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)工作中的應(yīng)用

為提高煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)的效率和效果，應(yīng)當(dāng)積極做好各種新型煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用：（1）鉆孔透視技術(shù)的應(yīng)用。鉆孔透視技術(shù)是無(wú)線電技術(shù)在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中的重要應(yīng)用，其主要利用的是無(wú)線電波對(duì)于不同巖層的穿透性和反射性來(lái)對(duì)煤礦井下地層勘測(cè)，用以查找煤礦井下巖層中的溶洞以及含水層。無(wú)線電波在傳播的過(guò)程中在不同的傳輸介質(zhì)中將會(huì)產(chǎn)生不同的傳遞系數(shù)，而鉆孔透視技術(shù)正是利用無(wú)線電波的這一傳播特性，如煤礦井下的巖層中含有一定的積水，電波在通過(guò)積水層時(shí)將會(huì)產(chǎn)生極為明顯的頻率波動(dòng)從而通過(guò)無(wú)線電波頻率的波動(dòng)來(lái)定位積水層。在應(yīng)用鉆孔透視技術(shù)時(shí)，通過(guò)在勘探巖層表面鉆探兩個(gè)鉆孔，分別在兩個(gè)鉆孔中放置無(wú)線電發(fā)生設(shè)備和無(wú)線電接收設(shè)備，無(wú)線電接收設(shè)備接收無(wú)線電發(fā)射設(shè)備所發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)并根據(jù)無(wú)線電信號(hào)頻率、幅度的變化情況來(lái)對(duì)煤礦井下巖層進(jìn)行定量研究，并依據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)對(duì)煤礦井下巖層中是否已存在巖層溶洞、含水層或是地下水等進(jìn)行判斷和定位，從而為煤礦井下的開(kāi)采提供有力的數(shù)據(jù)引導(dǎo)。（2）物探技術(shù)。物探技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)人員通過(guò)利用三維地震法和地磁法相結(jié)合來(lái)對(duì)煤礦井下巖層的分布進(jìn)行充分的勘測(cè)，物探法的應(yīng)用能夠有效的降低煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)出現(xiàn)誤差的幾率，從而為煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)提供更加準(zhǔn)確的勘測(cè)數(shù)據(jù)，提高煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)的效率和質(zhì)量。（3）3S技術(shù)。3S技術(shù)指的是GPS/TS/GIS三種技術(shù)相融合所形成的技術(shù)。在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中3S技術(shù)能夠借助于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和建模能力對(duì)所收集到的煤礦井下的水文地質(zhì)信息進(jìn)行歸納、分析。3S技術(shù)在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用較多也較為廣泛，煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)工作人員能夠?qū)λ占降拿旱V井下水文地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，在提高煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)效率的同時(shí)提升煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)的質(zhì)量。（4）同位素技術(shù)。同位素技術(shù)在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用較多，但是由于此技術(shù)耗時(shí)較長(zhǎng)，因此在實(shí)際的煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用受到一定的限制。

在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)積極做好煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的合理應(yīng)用。流量測(cè)井法主要是通過(guò)在鉆孔時(shí)對(duì)橫截面縱向水的流量進(jìn)行測(cè)量以此來(lái)區(qū)分井下水文地質(zhì)中的含水層與隔水層。此外，借助于流量測(cè)井法所測(cè)得的縱向流水的流量來(lái)迅速分析和定位煤礦井下中巖層位置等的各項(xiàng)參數(shù)。流量測(cè)井法在實(shí)際的應(yīng)用中具有較好的穩(wěn)定性和便利性因此在煤礦井下水文地質(zhì)勘測(cè)中被大量的應(yīng)用并取得了較為良好的測(cè)量效果。λ射線法主要被用于查找煤礦礦區(qū)的水源。在應(yīng)用過(guò)程中由于不同的巖層在受到λ射線照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)，借助于λ射線法的這一特性，勘探人員可以更為精確的對(duì)煤礦井下地層中的地下水分布情況進(jìn)行了解和掌控，從而找到更多的地下水源。此外，λ射線法操作簡(jiǎn)便、受地形因素影響較小，因此深受廣大煤礦井下水文地質(zhì)勘探人員內(nèi)的喜愛(ài)而廣為使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦井下水文地質(zhì)工作能夠?qū)γ旱V礦區(qū)地下水文地質(zhì)情況進(jìn)行充分的勘測(cè)，從而為煤礦的開(kāi)采提供詳細(xì)而準(zhǔn)確的引導(dǎo)。新時(shí)期應(yīng)當(dāng)積極做好煤礦井下水文地質(zhì)勘探的技術(shù)研究投入，以新技術(shù)的應(yīng)用來(lái)提高煤礦井下水文地質(zhì)勘探的效率和質(zhì)量，從而能夠?yàn)槊旱V的開(kāi)采提供更為有利的指導(dǎo)和安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李賢志，張維，傅耀軍，等.山西王家?guī)X煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分與特征分析[J].煤炭工程，2016（s2）：109-113.

[2]房新文.寧陽(yáng)煤田石屯煤礦礦井水文地質(zhì)條件分析及評(píng)價(jià)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2008，20（5）：352-353.

[3]郭天輝.寧東棗泉煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分探討[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2011，23（9）：34-37.